JP2011077932A - Image processing apparatus, and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレームレート変換技術に関するものである。 The present invention relates to a frame rate conversion technique.
映像の規格であるSMPTE−170M(通称NTSC)では、60Hzという映像表示周波数が規定されており、規格化したアメリカを中心に、日本、韓国、中南米の放送・撮像システムで、統一的にこの映像表示周波数が採用されている。一方、表示パネル・駆動回路の技術の向上に伴ってより高い駆動周波数での映像表示が可能となっており、実際、2倍速の120Hzや4倍速の240Hzで駆動する技術が出現している。 The video standard SMPTE-170M (commonly known as NTSC) defines a video display frequency of 60 Hz. This video is standardized in broadcasting and imaging systems in Japan, Korea, and Latin America, mainly in the standardized US. The display frequency is adopted. On the other hand, video display at a higher drive frequency is possible with the improvement of the technology of the display panel / drive circuit, and in fact, a technology of driving at a double speed of 120 Hz or a quadruple speed of 240 Hz has appeared.
例えば、特許文献1では、表示画像のフレーム周波数を上げ、動きぼけの原因となる空間周波数特性の低下を抑制するものが提案されている。一方で、非特許文献1には、発光駆動周波数と明るさとの間の知覚感度の関係が報告されている。この報告では、点滅光と定常光の明るさの違いについて調査した結果を報告している。非特許文献1の被験者実験の結果によると、単位時間当たりの物理的な発光強度が同じである場合、点滅光の周波数が約70Hz以下においては点滅光が定常光よりも明るく感じ、約80Hz以上では点滅光と定常光は同程度の明るさになると報告されている。
For example,
60Hzの入力フレームに対して、単位時間あたりの発光強度が同一で2倍の120Hzや4倍240Hzとなるようにサブフレームを生成し、例えばインパルス駆動で表示すると、上述したように駆動周波数に応じて人間の明るさの知覚感度が異なる。そのため、60Hzで表示した場合に比べて人が知覚する明るさは暗くなってしまうという問題があった。 For an input frame of 60 Hz, when the subframe is generated so that the emission intensity per unit time is the same and doubles to 120 Hz or quadruple 240 Hz, and displayed by, for example, impulse driving, it depends on the driving frequency as described above. The perception sensitivity of human brightness is different. Therefore, there is a problem that the brightness perceived by humans becomes darker than when displaying at 60 Hz.
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、フレームレート変換により生成されるそれぞれのサブフレーム画像を再生しても、再生結果に対する明暗が軽減されるように、それぞれのサブフレーム画像を生成する為の技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and each sub-frame image is reduced so that the brightness and darkness of the reproduction result can be reduced even when each sub-frame image generated by frame rate conversion is reproduced. It aims at providing the technology for generating.
本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。即ち、複数のフレーム画像を順次取得する取得手段と、前記取得手段が取得したフレーム画像から複数のサブフレーム画像を生成する生成手段と、前記複数のサブフレーム画像のそれぞれについて階調変換を行う変換手段と、前記変換手段により階調変換が施されたそれぞれのサブフレーム画像を順次出力する手段とを備え、前記変換手段は、それぞれのサブフレーム画像において、輝度値が閾値以下の画素に対しては同じ階調変換を施し、それぞれのサブフレーム画像において、輝度値が閾値よりも大きい画素に対してはそれぞれのサブフレーム画像で異なる階調変換を施すことを特徴とする。 In order to achieve the object of the present invention, for example, an image processing apparatus of the present invention comprises the following arrangement. That is, an acquisition unit that sequentially acquires a plurality of frame images, a generation unit that generates a plurality of subframe images from the frame images acquired by the acquisition unit, and a conversion that performs gradation conversion on each of the plurality of subframe images And means for sequentially outputting each subframe image subjected to gradation conversion by the conversion means, the conversion means for each pixel having a luminance value equal to or less than a threshold value in each subframe image. Are subjected to the same gradation conversion, and in each subframe image, different gradation conversions are performed in the respective subframe images for pixels whose luminance value is larger than the threshold value.
本発明の構成によれば、フレームレート変換により生成されるそれぞれのサブフレーム画像を再生しても、再生結果に対する明暗が軽減されるように、それぞれのサブフレーム画像を生成することができる。 According to the configuration of the present invention, even when each subframe image generated by frame rate conversion is reproduced, each subframe image can be generated so that the contrast with respect to the reproduction result is reduced.
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載の構成の具体的な実施例の1つである。また以下の説明では、物理的な発光強度に対して人が知覚する明るさがより大きくなる効果を含んだ、人が知覚する明るさを「明るさ感」と呼称する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below shows an example when the present invention is specifically implemented, and is one of the specific examples of the configurations described in the claims. Further, in the following description, the brightness perceived by the person including the effect of increasing the brightness perceived by the person with respect to the physical light emission intensity is referred to as “feeling of brightness”.
[第1の実施形態]
物理的に等しい発光強度に対して高輝度部でより明るく見えるように入力フレーム画像に対するフレームレート変換を行う画像処理装置について以下、説明する。図1(a)は、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成例を示すブロック図である。図1(a)に示す如く、本実施形態に係る画像処理装置は、フレームレート変換部101(図1(a)ではFRC101として示している)、階調変換部102、階調変換部103、切替部104、を有している。
[First Embodiment]
An image processing apparatus that performs frame rate conversion on an input frame image so as to appear brighter in a high luminance portion with respect to physically equal emission intensity will be described below. FIG. 1A is a block diagram illustrating a functional configuration example of the image processing apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1A, the image processing apparatus according to the present embodiment includes a frame rate conversion unit 101 (shown as
フレームレート変換部101には、複数のフレーム画像が順次入力(順次取得)される。フレームレート変換部101は、入力されたフレーム画像から、それぞれ階調が異なる複数のサブフレーム画像を生成する。本実施形態では一例として、1つのフレーム画像から階調が異なる2つのサブフレーム画像を生成する場合について説明する。そしてフレームレート変換部101は、生成した一方のサブフレーム画像を階調変換部102に送出し、生成した他方のサブフレーム画像を階調変換部103に送出する。従って、フレームレート変換部101が1つのフレーム画像からN枚のサブフレーム画像を生成する場合、階調変換部は生成されるサブフレーム画像の数、即ち、N個用意する必要がある。
A plurality of frame images are sequentially input (sequentially acquired) to the frame
階調変換部102、103はそれぞれ、入力されたサブフレーム画像の階調変換を行う。より具体的には、階調変換部102、103のそれぞれは、輝度値が閾値以下の画素に対しては同じ階調変換を施すのであるが、輝度値が閾値よりも大きい画素に対しては階調変換部102、103で異なる階調変換を施す。
Each of the
切替部104は、階調変換部102、階調変換部103のそれぞれで階調変換が施されたサブフレーム画像を順次選択して外部に出力する。なお、階調変換部102、階調変換部103の何れを先に選択するのかについては特に限定するものではない。
The
なお、本実施形態に係る画像処理装置は図12に示す如く、ビデオ信号変換部1801、画像処理部1802を介して入力されたフレーム画像(映像信号)を処理し、駆動回路1803を介して表示パネル1804へと送出するように、組み込まれるものである。図12は、本実施形態に係る画像処理装置の適用対象の装置の構成例を示す図である。
As shown in FIG. 12, the image processing apparatus according to the present embodiment processes a frame image (video signal) input via the video
図2は、本実施形態に係る画像処理装置が1つのフレーム画像に対して行う処理のフローチャートである。先ず、ステップS102では、フレームレート変換部101は、1つのフレーム画像を入力フレーム画像201(入力画像)として取得する。
FIG. 2 is a flowchart of processing performed on one frame image by the image processing apparatus according to the present embodiment. First, in step S102, the frame
次に、ステップS103では、フレームレート変換部101は、入力フレーム画像201から、それぞれ階調が異なる2枚のサブフレーム画像202,204を生成する。そしてフレームレート変換部101は、生成したサブフレーム画像202を階調変換部102に送出すると共に、生成したサブフレーム画像204を階調変換部103に送出する。
Next, in step S <b> 103, the frame
なお、入力フレーム画像201から複数枚のサブフレーム画像を生成するための方法については特に限定するものではない。例えば、入力フレーム画像201を複数枚コピーしてそれぞれをサブフレーム画像としても良いし、入力フレーム画像201と1つ前のフレーム画像とを用いて複数枚の動き補償中間画像をサブフレーム画像として生成しても良い。動き補償中間画像を生成する場合は、例えば特開2005−301619号公報に開示されているようなベクトル探索を行う方法を用いてもよい。 The method for generating a plurality of subframe images from the input frame image 201 is not particularly limited. For example, a plurality of input frame images 201 may be copied and each may be used as a subframe image, or a plurality of motion compensated intermediate images are generated as subframe images using the input frame image 201 and the previous frame image. You may do it. When generating a motion compensated intermediate image, for example, a method for performing a vector search as disclosed in JP-A-2005-301619 may be used.
次に、ステップS104では、階調変換部102は、フレームレート変換部101からサブフレーム画像202を取得すると、このサブフレーム画像202に対して階調変換を施し、サブフレーム画像203を生成する。同様に、階調変換部103は、フレームレート変換部101からサブフレーム画像204を取得すると、このサブフレーム画像204に対して階調変換を施し、サブフレーム画像205を生成する。
Next, in step S <b> 104, when the
ここで、階調変換部102、階調変換部103のそれぞれで行う階調変換について説明する。図3(a)、(b)は、階調変換部102、階調変換部103のそれぞれで行う階調変換の変換特性を示す図である。
Here, the gradation conversion performed by each of the
図3(a)には、階調変換部102で行う階調変換における変換特性を示しており、図図3(b)には、階調変換部103で行う階調変換における変換特性を示している。図3(a)において横軸には入力輝度値(入力x)、縦軸には出力輝度値(出力f1)を取っている。一方、図3(b)において横軸には入力輝度値(入力x)、縦軸には出力輝度値(出力f2)を取っている。
3A shows the conversion characteristics in the gradation conversion performed by the
上記の通り、階調変換部102は、図3(a)に示す変換特性に基づいてサブフレーム画像202の階調変換を行う。従って、階調変換部102は、サブフレーム画像202において閾値S1以下の輝度値xを有する画素については、以下の式(変換情報)に従って新たな輝度値f1(x)を計算する。
As described above, the
f1(x)=a×x
一方、上記の通り、階調変換部103は、図3(b)に示す変換特性に基づいてサブフレーム画像202の階調変換を行う。従って、階調変換部103は、サブフレーム画像204において閾値S1以下の輝度値xを有する画素については、以下の式(変換情報)に従って新たな輝度値f2(x)を計算する。
f1 (x) = a × x
On the other hand, as described above, the
f2(x)=a×x (aは係数)
これにより、サブフレーム画像202、204の何れについても、閾値S1以下の輝度値xを有する画素については同じ変換式に基づいて輝度値が更新される。また、階調変換部102は、サブフレーム画像202において閾値S1よりも大きい輝度値xを有する画素については、以下の式(変換情報)に従って新たな輝度値f1(x)を計算する。
f2 (x) = a × x (a is a coefficient)
Thereby, in any of the sub-frame images 202 and 204, the luminance value is updated based on the same conversion formula for the pixel having the luminance value x equal to or less than the threshold value S1. Further, the
f1(x)=b×x+S1×(a−b) (bは係数)
また、階調変換部103は、サブフレーム画像204において閾値S1よりも大きい輝度値xを有する画素については、以下の式(変換情報)に従って新たな輝度値f2(x)を計算する。
f1 (x) = b × x + S1 × (ab) (b is a coefficient)
Also, the
f2(x)=S1×a
このように、サブフレーム画像202、204は、閾値S1よりも大きい輝度値xを有する画素についてはそれぞれ異なる変換式に基づいて輝度値が更新されることになる。即ち、上記で述べた変換情報とは、次のように構成された情報であるといえる。即ち、入力輝度値が閾値以下の場合、入力輝度値に対する出力輝度値の変化率が全てのサブフレーム画像で同じになるように構成されており、入力輝度値が閾値より大きい場合、上記変化率が全てのサブフレーム画像で異なるように構成されている。
f2 (x) = S1 × a
Thus, the luminance values of the sub-frame images 202 and 204 are updated based on different conversion formulas for the pixels having the luminance value x larger than the threshold value S1. That is, it can be said that the conversion information described above is information configured as follows. That is, when the input luminance value is less than or equal to the threshold value, the change rate of the output luminance value with respect to the input luminance value is configured to be the same for all the subframe images. Are different in all sub-frame images.
このようにして、サブフレーム画像202、204の何れについても、それぞれの画素の輝度値が更新され、サブフレーム画像203,205が生成される。図2に戻って、次に、ステップS105では、切替部104は、階調変換部102により生成されたサブフレーム画像203、階調変換部103により生成されたサブフレーム画像205を順次選択し、出力フレーム画像206として外部に送出する。
In this way, the luminance value of each pixel is updated for both of the subframe images 202 and 204, and the
図8(a)、(b)は、60Hzでフレーム画像が本装置に入力される場合に、これを120Hzで出力する場合の各サブフレーム画像について説明する図である。各サブフレーム画像において、輝度値が閾値S1以下の画素群については図8(a)に示す如く、それぞれのサブフレーム画像で均等の輝度値でもって出力されることになる。一方、各サブフレーム画像において、輝度値が閾値S1よりも大きい画素群については図8(b)に示す如く、サブフレーム画像間に差分が発生し、時間周波数は120Hzと60Hzが混在している。この60Hz成分に明るさ感を向上させる効果があり、閾値S1よりも大きい輝度値を有する画素群を明るく人に認識させることが出来る。 FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating each sub-frame image when a frame image is input to the apparatus at 60 Hz and is output at 120 Hz. In each subframe image, a pixel group having a luminance value equal to or less than the threshold value S1 is output with an equal luminance value in each subframe image, as shown in FIG. On the other hand, in each sub-frame image, as shown in FIG. 8B, a difference occurs between the sub-frame images for the pixel group whose luminance value is larger than the threshold value S1, and the time frequency is 120 Hz and 60 Hz mixed. . This 60 Hz component has an effect of improving the feeling of brightness, and allows a person to recognize a pixel group having a luminance value larger than the threshold value S1 brightly.
[第2の実施形態]
以下に説明する各実施形態は、第1の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、入力フレーム画像のうち輝度値が高くて孤立した領域に対してのみサブフレーム画像間に差分をもたせることにより、大画面フリッカを抑制しつつ明るさ感を向上させる。
[Second Embodiment]
In each embodiment described below, only a different part from the first embodiment will be described. In the present embodiment, the difference in brightness between the sub-frame images is given only to an isolated region having a high luminance value in the input frame image, thereby improving the feeling of brightness while suppressing large screen flicker.
図1(b)は、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成例を示すブロック図である。図1(b)において図1(a)と同じ構成要素については同じ参照番号を付けており、その説明は省略する。 FIG. 1B is a block diagram illustrating a functional configuration example of the image processing apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1B, the same components as those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
フレームレート変換部101は第1の実施形態で説明したように、入力されたフレーム画像から複数のサブフレーム画像を生成する。本実施形態でも第1の実施形態と同様に、1つのフレーム画像から2つのサブフレーム画像を生成する場合について説明する。一方のサブフレーム画像202は減算器108に入力され、他方のサブフレーム画像204は最小値フィルタ部107に入力される。
As described in the first embodiment, the frame
最小値フィルタ部107は、入力されたサブフレーム画像204に対して周知の最小値フィルタを施し、変換済み(処理済み)のサブフレーム画像213を生成する。階調変換部103は、最小値フィルタ部107による変換済みのサブフレーム画像213に対して階調変換を行い、サブフレーム画像205を生成する。最小値フィルタは、フィルタサイズ内の最小値をそのフィルタサイズ内の全ての画素に拡張するが、このような領域拡張フィルタであれば最小値に限定されない。例えば、フィルタサイズ内に極値的な最小値がある場合には、この最小値はノイズの可能性が高いので、最小値の次に小さい値を最小値と見なしてフィルタサイズ内の全ての画素に拡張してもよい。
The minimum
減算器108は、フレームレート変換部101から入力されたサブフレーム画像202と、階調変換部103から入力されたサブフレーム画像205と、の差分フレーム画像290を生成する。切替部104は、減算器108により生成された差分フレーム画像290と、階調変換部103による階調変換済みのサブフレーム画像205とを順次出力する。
The
図4は、本実施形態に係る画像処理装置が1つのフレーム画像に対して行う処理のフローチャートである。先ず、ステップS202では、フレームレート変換部101は、1つのフレーム画像を入力フレーム画像201(入力画像)として取得する。
FIG. 4 is a flowchart of processing performed on one frame image by the image processing apparatus according to the present embodiment. First, in step S202, the frame
次に、ステップS203では、フレームレート変換部101は、入力フレーム画像201から2枚のサブフレーム画像202,204を生成する。この生成方法については特に限定するものではなく、第1の実施形態と同じであっても良い。そしてフレームレート変換部101は、生成したサブフレーム画像202を減算器108に送出すると共に、生成したサブフレーム画像204を最小値フィルタ部107に送出する。
Next, in step S <b> 203, the frame
次に、ステップS204では、最小値フィルタ部107は、サブフレーム画像204に対して最小値フィルタ処理を施す。ここで、最小値フィルタ処理について説明する。係る技術は周知のものであるので、ここでは簡単に説明する。最小値フィルタ処理とは、画像を構成する各画素の画素値(輝度値)sxに対して以下の変換を行うことである。
Next, in step S <b> 204, the minimum
f(sx)=sx (sx≦S1)
f(sx)=s_min (sx>S1)
係る変換では、着目画素の画素値sxが閾値S1以下であれば、着目画素についての変換後の画素値として画素値sxをそのまま用いる。一方、画素値sxが閾値S1よりも大きい場合には、着目画素を中心とする規定面積の領域内のそれぞれの画素の画素値のうち最小の画素値s_minを取得し、取得したこの画素値s_minを着目画素についての変換後の画素値とする。
f (sx) = sx (sx ≦ S1)
f (sx) = s_min (sx> S1)
In such conversion, if the pixel value sx of the pixel of interest is equal to or less than the threshold S1, the pixel value sx is used as it is as the pixel value after conversion for the pixel of interest. On the other hand, when the pixel value sx is larger than the threshold value S1, the minimum pixel value s_min is acquired from the pixel values of the respective pixels in the area of the specified area centered on the target pixel, and the acquired pixel value s_min Is the pixel value after conversion for the pixel of interest.
図5は、最小値フィルタ部107による最小値フィルタ処理を説明するための図で、図5(a)には変換前のそれぞれの画素の輝度値を示しており、図5(b)には変換後のそれぞれの画素の輝度値を示している。図5において横軸は1つの画像内におけるそれぞれの画素の位置、縦軸はそれぞれの画素の輝度値を示している。図5(a)においてxvは、閾値S1よりも大きい輝度値を有する画素で構成されている領域(高輝度領域)を示している。図5(a)に示した輝度分布を有するフレーム画像に対して最小値フィルタ処理を施すと、図5(b)に示す如く、高輝度領域の輝度値は、その周辺の最小輝度値に変換されている。
FIG. 5 is a diagram for explaining the minimum value filter processing by the minimum
図4に戻って、次に、ステップS205では、階調変換部103は、最小値フィルタ部107による変換済みのサブフレーム画像213に対して階調変換処理を行う。係る階調変換処理は、第1の実施形態で階調変換部103が行ったものと同じである。
Returning to FIG. 4, in step S <b> 205, the
次に、ステップS206では、減算器108は、フレームレート変換部101から受けたサブフレーム画像202から、階調変換部103による階調変換済みのサブフレーム画像205を減じた差分フレーム画像290を生成する。
Next, in step S206, the
次に、ステップS207では、切替部104は、階調変換部103により生成されたサブフレーム画像205、減算器108により生成された差分フレーム画像290を順次選択し、出力フレーム画像206として外部に送出する。
Next, in step S207, the
図6は、60Hzでフレーム画像が本装置に入力される場合に、これを120Hzで出力する場合の各サブフレーム画像について説明する図である。図6(a)は、入力フレーム画像201の一例を示している。領域A、領域Bは高輝度領域であり、領域Aの面積は領域Bの面積に比して充分に大きいので、入力フレーム画像201に対して最小値フィルタ処理を施しても、領域B内の輝度値は抑制されるが、領域A内の輝度値はあまり抑制されない。領域Bについては図6(c)に示す如く、明るさ感が向上する。また、領域Aについては、図6(b)に示す如く、フリッカが抑制される。 FIG. 6 is a diagram illustrating each sub-frame image when a frame image is input to the apparatus at 60 Hz and is output at 120 Hz. FIG. 6A shows an example of the input frame image 201. Since the area A and the area B are high-luminance areas, and the area of the area A is sufficiently larger than the area of the area B, even if the input frame image 201 is subjected to minimum value filtering, Although the luminance value is suppressed, the luminance value in the region A is not significantly suppressed. In the area B, as shown in FIG. In the area A, as shown in FIG. 6B, flicker is suppressed.
以上の説明により、本実施形態によれば、入力フレーム画像の輝度と面積に応じてサブフレーム画像の階調を制御し、高輝度であり孤立領域でのみサブフレーム画像間に差分をつけて明るさ感を向上し、それ以外の領域ではフリッカを抑制することが出来る。 As described above, according to the present embodiment, the gradation of the sub-frame image is controlled according to the luminance and area of the input frame image, and the brightness is increased by adding a difference between the sub-frame images only in an isolated region. The feeling of feeling can be improved, and flicker can be suppressed in other areas.
[第3の実施形態]
本実施形態では、物理的な最大発光強度に対して高輝度部でより明るく見えるようにフレームレート変換を行う。図1(c)は、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成例を示すブロック図である。図1(c)に示した構成は、図1(a)に示した構成に変換階調制御部900を加えた構成となっており、その他の各部の動作については第1の実施形態と同じである。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, the frame rate conversion is performed so that the high luminance part looks brighter with respect to the physical maximum emission intensity. FIG. 1C is a block diagram illustrating a functional configuration example of the image processing apparatus according to the present embodiment. The configuration shown in FIG. 1C is a configuration in which a conversion
変換階調制御部900は、入力フレーム画像201を解析し、階調変換部102で用いる変換特性(曲線)f1、階調変換部103で用いる変換特性(曲線)f2を求め、求めたf1,f2をそれぞれ、階調変換部102、階調変換部103に設定する。
The conversion
図7(a)は、本実施形態に係る画像処理装置が、1つのフレーム画像について行う処理のフローチャートである。ステップS302では、変換階調制御部900は、入力フレーム画像201を取得する。次にステップS303では、変換階調制御部900は、取得した入力フレーム画像201を解析し、階調変換部102で用いる変換曲線f1、階調変換部103で用いる変換曲線f2を求める。ステップS303における処理の詳細については後述する。
FIG. 7A is a flowchart of processing performed on one frame image by the image processing apparatus according to the present embodiment. In step S302, the conversion
次に、ステップS304では、フレームレート変換部101は、変換階調制御部900を介して入力フレーム画像201を取得する。そして、フレームレート変換部101は、入力フレーム画像201から、それぞれ階調が異なる2枚のサブフレーム画像202,204を第1の実施形態と同様にして生成する。そしてフレームレート変換部101は、生成したサブフレーム画像202を階調変換部102に送出すると共に、生成したサブフレーム画像204を階調変換部103に送出する。
Next, in step S304, the frame
ステップS305では階調変換部102は、フレームレート変換部101から取得したサブフレーム画像202に対して、変換階調制御部900が求めた変換曲線f1を用いて階調変換を施し、サブフレーム画像203を生成する。同様に、階調変換部103は、フレームレート変換部101から取得したサブフレーム画像204に対して、変換階調制御部900が求めた変換曲線f2を用いて階調変換を施し、サブフレーム画像205を生成する。
In step S <b> 305, the
次に、ステップS306では、切替部104は、階調変換部102により生成されたサブフレーム画像203、階調変換部103により生成されたサブフレーム画像205を順次選択し、出力フレーム画像206として外部に送出する。
Next, in step S306, the
次に、上記ステップS303における処理の詳細について説明する。図7(b)は、ステップS303における処理の詳細を示すフローチャートである。ステップS312では、先ず、変換階調制御部900は、入力フレーム画像201を構成する各画素の輝度値を参照し、最大の輝度値Smaxを取得する。そして取得した最大の輝度値Smaxを用いて、輝度値xを変換するための変換曲線f1、f2を以下のように規定する。
Next, details of the processing in step S303 will be described. FIG. 7B is a flowchart showing details of the process in step S303. In step S312, first, the converted
f1(x)=f2(x)=x (x≦2Smax−Pmax)
f1(x)=2x−2Smax+Pmax(2Smax−Pmax<x)
f2(x)=2Smax−Pmax (2Smax−Pmax<x≦Smax)
f2(x)=Pmax (Smax<x)
ここでPmaxは輝度値が取りうる最大値で、例えば輝度値が8ビットで表現されている場合には、Pmaxは255となる。図3(e)、(f)は、階調変換部102、階調変換部103のそれぞれで行う階調変換の変換特性を示す図である。
f1 (x) = f2 (x) = x (x ≦ 2Smax−Pmax)
f1 (x) = 2x-2Smax + Pmax (2Smax-Pmax <x)
f2 (x) = 2Smax−Pmax (2Smax−Pmax <x ≦ Smax)
f2 (x) = Pmax (Smax <x)
Here, Pmax is the maximum value that the luminance value can take. For example, when the luminance value is expressed by 8 bits, Pmax is 255. FIGS. 3E and 3F are diagrams showing conversion characteristics of gradation conversion performed by the
図3(e)には、階調変換部102で行う階調変換における変換特性(f1)を示しており、図3(f)には、階調変換部103で行う階調変換における変換特性(f2)を示している。図3(e)において横軸には入力輝度値(入力s)、縦軸には出力輝度値(出力f1(s))を取っている。一方、図3(f)において横軸には入力輝度値(入力s)、縦軸には出力輝度値(出力f2(s))を取っている。なお、変換曲線f1、f2は、出力の階調性を保たせるために、以下の条件を満たすのであれば、他の関数であっても良い。
FIG. 3E shows a conversion characteristic (f1) in the gradation conversion performed by the
Smax ≦f1(Smax)≦Pmax
2Smax−Pmax≦f2(Smax)≦Smax
図8(c)は、サブフレーム画像203とサブフレーム画像205とを合成した場合の表示輝度を示す図である。入力輝度範囲、即ちSmax以下の輝度値においては入出力の階調が線形関係になっており階調性を保つことができている。また、(2Smax−Pmax)以上の輝度値においてはサブフレーム間に輝度差が出来、60Hz成分が出来ることにより明るさ感が向上する。
Smax ≦ f1 (Smax) ≦ Pmax
2Smax−Pmax ≦ f2 (Smax) ≦ Smax
FIG. 8C is a diagram illustrating display luminance when the subframe image 203 and the
以上の説明により、本実施形態によれば、入力フレーム画像の信号範囲内の高輝度領域においてサブフレーム間の輝度差により60Hz成分を生成し、明るさ感を向上することが出来る。また、入力画像の信号範囲内では階調性を維持することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to generate a 60 Hz component based on the luminance difference between subframes in a high luminance region within the signal range of the input frame image, and to improve the feeling of brightness. In addition, the gradation can be maintained within the signal range of the input image.
[第4の実施形態]
上記第1〜第3の実施形態では、説明上、フレームレートを2倍にする場合について説明したが、M/N倍のフレームレートにも適用可能である。図9は、第1の実施形態に係る画像処理装置を、フレームレートを3倍にするように拡張した場合の構成例を示す図である。
[Fourth Embodiment]
In the first to third embodiments, the case where the frame rate is doubled has been described for the sake of explanation, but the present invention can also be applied to a frame rate of M / N times. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example when the image processing apparatus according to the first embodiment is expanded to triple the frame rate.
第1の実施形態で説明したように、フレームレートを3倍にする場合には、フレームレート変換部101は入力フレーム画像から3つのサブフレーム画像を生成することになる。従って、図9に示す如く、それぞれのサブフレーム画像に対する階調変換を行う階調変換部102,103,1401をフレームレート変換部101の後段に設ける必要がある。そしてもちろん、切替部104は、階調変換部102、103、1401を順次選択することになる。図3(c)は、階調変換部102における階調変換の変換曲線を示しており、図3(d)は、階調変換部103、1401における階調変換の変換曲線を示している。
As described in the first embodiment, when the frame rate is tripled, the frame
また、図10に示す如く、図1(a)に示した構成において、階調変換部102、階調変換部103の前段にそれぞれハイパスフィルタ1601、ローパスフィルタ1602を設けても良い。
Further, as shown in FIG. 10, in the configuration shown in FIG. 1A, a high-
特開2002−351382号公報では、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタを用いたフレームレート変換方法が提案されている。この場合、サブフレーム画像の一方の高空間周波を抑制し、他方のサブフレーム画像の高空間周波数を強調することにより画像が動いた際の動きボケおよび疑似輪郭が抑制される。従って図10に示した構成においても、上述した明るさ感向上の効果に加えて疑似輪郭や尾引きを低減させることが出来る。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-351382 proposes a frame rate conversion method using a low-pass filter and a high-pass filter. In this case, by suppressing one high spatial frequency of the subframe image and enhancing the high spatial frequency of the other subframe image, motion blur and pseudo contour when the image moves are suppressed. Therefore, in the configuration shown in FIG. 10 as well, pseudo contour and tailing can be reduced in addition to the above-described effect of improving brightness.
また、上記で説明したそれぞれの技術は適宜組み合わせても良いても良い。また、上記各実施形態では、フリッカを出す状態によって明るさ感が向上する効果を利用しているが、ユーザ入力によってフリッカ感と明るさ感を調整して設定することもできる。具体的には、表示状態を視認しながら階調変換部のf(Smax)を調整し、f(Smax)に従って曲線fを設定する方法が考えられる。 In addition, the techniques described above may be combined as appropriate. Further, in each of the above embodiments, the effect of improving the brightness feeling depending on the flickering state is used, but the flicker feeling and the brightness feeling can be adjusted and set by user input. Specifically, a method of adjusting the f (Smax) of the gradation converting unit while visually checking the display state and setting the curve f according to f (Smax) can be considered.
以上の各実施形態によれば、映像を表示させる際、フレームレート変換により駆動周波数が高くなり、知覚する明るさが低下した場合でも、出力周波数よりも低い周波数の輝度変動が生成されることにより、知覚的な明るさを向上させることが可能となる。また、物理的な最大発光強度に対して、知覚する明るさをより大きくすることも可能となる。 According to each of the above embodiments, when a video is displayed, even if the driving frequency is increased by frame rate conversion and the perceived brightness is reduced, a luminance fluctuation having a frequency lower than the output frequency is generated. It becomes possible to improve perceptual brightness. It is also possible to increase the perceived brightness with respect to the physical maximum emission intensity.
[第5の実施形態]
図1(a),(b),(c),9,10に示したそれぞれの装置が有する各部は全てハードウェアでもって構成しているものとして上記実施形態では説明した。しかし、これら各部を全てコンピュータプログラムでもって構成しても良い。この場合、このようなコンピュータプログラムを格納するためのメモリと、このメモリに格納されているコンピュータプログラムを実行するCPUとを有するコンピュータは、上記各実施形態に係る画像処理装置に適用することができる。
[Fifth Embodiment]
The above embodiments have been described on the assumption that all the units included in each of the devices shown in FIGS. 1A, 1B, 1C, 9 and 10 are configured by hardware. However, you may comprise all these parts with a computer program. In this case, a computer having a memory for storing such a computer program and a CPU for executing the computer program stored in the memory can be applied to the image processing apparatus according to each of the above embodiments. .
図11は、上記各実施形態に係る画像処理装置に適用可能なコンピュータのハードウェアを構成例を示すブロック図である。CPU1701は、RAM1702やROM1703に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いてコンピュータ全体の制御を行うと共に、上記各実施形態に係る画像処理装置が行うものとして上述した各処理を実行する。即ち、CPU1701は、図1(a),(b),(c),9,10に示した各部として機能することになる。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of computer hardware applicable to the image processing apparatus according to each of the above embodiments. The
RAM1702は、外部記憶装置1706からロードされたコンピュータプログラムやデータ、I/F(インターフェース)1709を介して外部から取得したデータなどを一時的に記憶するためのエリアを有する。更に、RAM1702は、CPU1701が各種の処理を実行する際に用いるワークエリアを有する。即ち、RAM1702は、各種のエリアを適宜提供することができる。
The
ROM1703には、本コンピュータの設定データや、ブートプログラムなどが格納されている。操作部1704は、キーボードやマウスなどにより構成されており、本コンピュータのユーザが操作することで、各種の指示をCPU1701に対して入力することができる。表示部1705は、CRTや液晶画面などにより構成されており、CPU1701による処理結果を画像や文字などでもって表示することができる。
The
外部記憶装置1706は、ハードディスクドライブ装置に代表される、大容量情報記憶装置である。外部記憶装置1706には、OS(オペレーティングシステム)や、図1(a),(b),(c),9,10に示した各部の機能をCPU1701に実現させるためのコンピュータプログラムが保存されている。更には、外部記憶装置1706には、処理対象としての各フレーム画像が保存されていても良い。また、外部記憶装置1706には、上記各実施形態における説明で、既知の情報として説明したもの(例えば係数a、b等)についても保存されている。
The external storage device 1706 is a large-capacity information storage device represented by a hard disk drive device. The external storage device 1706 stores an OS (operating system) and computer programs for causing the
外部記憶装置1706に保存されているコンピュータプログラムやデータは、CPU1701による制御に従って適宜RAM1702にロードされ、CPU1701による処理対象となる。
Computer programs and data stored in the external storage device 1706 are appropriately loaded into the
I/F1707には、LANやインターネット等のネットワーク、他の機器を接続することができ、本コンピュータはこのI/F1707を介して様々な情報を取得したり、送出したりすることができる。1708は上述の各部を繋ぐバスである。
A network such as a LAN or the Internet and other devices can be connected to the I /
[その他の実施形態]
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
[Other Embodiments]
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
Claims (9)
前記取得手段が取得したフレーム画像から複数のサブフレーム画像を生成する生成手段と、
前記複数のサブフレーム画像のそれぞれについて階調変換を行う変換手段と、
前記変換手段により階調変換が施されたそれぞれのサブフレーム画像を順次出力する手段と
を備え、
前記変換手段は、
それぞれのサブフレーム画像において、輝度値が閾値以下の画素に対しては同じ階調変換を施し、
それぞれのサブフレーム画像において、輝度値が閾値よりも大きい画素に対してはそれぞれのサブフレーム画像で異なる階調変換を施す
ことを特徴とする画像処理装置。 Obtaining means for sequentially obtaining a plurality of frame images;
Generating means for generating a plurality of sub-frame images from the frame image acquired by the acquiring means;
Conversion means for performing gradation conversion for each of the plurality of subframe images;
Means for sequentially outputting each sub-frame image subjected to gradation conversion by the conversion means,
The converting means includes
In each sub-frame image, the same gradation conversion is applied to pixels whose luminance value is equal to or less than a threshold value,
An image processing apparatus, wherein in each subframe image, gradation conversion different in each subframe image is performed on a pixel having a luminance value larger than a threshold value.
入力輝度値が前記閾値以下の場合には、当該入力輝度値に対する出力輝度値の変化率が全てのサブフレーム画像で同じになるように構成されており、且つ
入力輝度値が前記閾値よりも大きい場合には、当該入力輝度値に対する出力輝度値の変化率が全てのサブフレーム画像で異なるように構成されている変換情報を用いて、前記複数のサブフレーム画像のそれぞれの階調を変換することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The converting means includes
When the input luminance value is less than or equal to the threshold value, the change rate of the output luminance value with respect to the input luminance value is configured to be the same in all subframe images, and the input luminance value is larger than the threshold value In this case, the gradation of each of the plurality of subframe images is converted using conversion information configured such that the change rate of the output luminance value with respect to the input luminance value is different in all the subframe images. The image processing apparatus according to claim 1.
前記取得手段が取得したフレーム画像を構成する各画素の輝度値のうち最大の輝度値を取得し、取得した最大の輝度値に基づいて、前記複数のサブフレーム画像のそれぞれに対する階調変換の為の変換曲線を求め、求めた変換曲線に基づいて階調変換を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The converting means includes
The maximum luminance value of the luminance values of each pixel constituting the frame image acquired by the acquisition unit is acquired, and gradation conversion is performed on each of the plurality of subframe images based on the acquired maximum luminance value. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the conversion curve is obtained, and gradation conversion is performed based on the obtained conversion curve.
前記取得手段が取得したフレーム画像から2つのサブフレーム画像を生成する生成手段と、
一方のサブフレーム画像に対して最小値フィルタを施すフィルタ手段と、
前記フィルタ手段による処理済みのサブフレーム画像に対して階調変換を行う変換手段と、
他方のサブフレーム画像と、前記変換手段による変換済みのサブフレーム画像と、の差分フレーム画像を生成する手段と、
前記変換手段による変換済みのサブフレーム画像と、前記差分フレーム画像と、を順次出力する手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 Obtaining means for sequentially obtaining a plurality of frame images;
Generating means for generating two sub-frame images from the frame image acquired by the acquiring means;
Filter means for applying a minimum value filter to one subframe image;
Conversion means for performing gradation conversion on the subframe image processed by the filter means;
Means for generating a difference frame image between the other sub-frame image and the sub-frame image converted by the conversion means;
An image processing apparatus comprising: means for sequentially outputting the subframe image converted by the conversion means and the difference frame image.
前記取得工程で取得したフレーム画像から複数のサブフレーム画像を生成する生成工程と、
前記複数のサブフレーム画像のそれぞれについて階調変換を行う変換工程と、
前記変換工程で階調変換が施されたそれぞれのサブフレーム画像を順次出力する工程と
を備え、
前記変換工程では、
それぞれのサブフレーム画像において、輝度値が閾値以下の画素に対しては同じ階調変換を施し、
それぞれのサブフレーム画像において、輝度値が閾値よりも大きい画素に対してはそれぞれのサブフレーム画像で異なる階調変換を施す
ことを特徴とする画像処理方法。 An acquisition step of sequentially acquiring a plurality of frame images;
A generation step of generating a plurality of subframe images from the frame image acquired in the acquisition step;
A conversion step of performing gradation conversion for each of the plurality of subframe images;
And sequentially outputting each sub-frame image that has been subjected to gradation conversion in the conversion step,
In the conversion step,
In each sub-frame image, the same gradation conversion is applied to pixels whose luminance value is equal to or less than a threshold value,
An image processing method, wherein in each subframe image, a gradation conversion different in each subframe image is performed on a pixel having a luminance value larger than a threshold value.
前記取得工程で取得したフレーム画像から2つのサブフレーム画像を生成する生成工程と、
一方のサブフレーム画像に対して最小値フィルタを施すフィルタ工程と、
前記フィルタ工程での処理済みのサブフレーム画像に対して階調変換を行う変換工程と、
他方のサブフレーム画像と、前記変換工程での変換済みのサブフレーム画像と、の差分フレーム画像を生成する工程と、
前記変換工程での変換済みのサブフレーム画像と、前記差分フレーム画像と、を順次出力する工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。 An acquisition step of sequentially acquiring a plurality of frame images;
A generating step of generating two sub-frame images from the frame image acquired in the acquiring step;
A filtering step of applying a minimum value filter to one of the subframe images;
A conversion step of performing gradation conversion on the subframe image processed in the filtering step;
Generating a difference frame image between the other subframe image and the converted subframe image in the conversion step;
An image processing method comprising: sequentially outputting the subframe image converted in the conversion step and the difference frame image.
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